JPH08330096A - Flat plasma generator using fluctuating magnetic pole - Google Patents
Flat plasma generator using fluctuating magnetic poleInfo
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- JPH08330096A JPH08330096A JP7057607A JP5760795A JPH08330096A JP H08330096 A JPH08330096 A JP H08330096A JP 7057607 A JP7057607 A JP 7057607A JP 5760795 A JP5760795 A JP 5760795A JP H08330096 A JPH08330096 A JP H08330096A
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、低圧で部分的にイオン
化したガス、例えばプラズマ、を生成するための装置に
関する。さらに詳細にいえば、本発明は、低圧処理装置
の中の半導体ウエハのような平坦な材料を処理するため
に有用である、高度に均一なプラズマを生成する装置に
関する。このような処理には、エッチング処理、沈着処
理、清浄化処理、およびイオン注入処理が含まれる。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for producing a low pressure partially ionized gas, such as a plasma. More particularly, the present invention relates to an apparatus for producing a highly uniform plasma useful for processing planar materials such as semiconductor wafers in low pressure processing equipment. Such treatments include etching treatments, deposition treatments, cleaning treatments, and ion implantation treatments.
【０００２】[0002]
【従来の技術およびその問題点】プラズマの発生は、エ
ッチング工程と、沈着工程と、イオン注入工程と、これ
らと同等の工程とを包含する種々の半導体製造工程にお
いて、効果的に用いられている。プラズマの生成は、通
常、ガスの中に自然に発生する自由電子をガスのイオン
化エネルギにまで加速することにより、典型的には、５
電子ボルトと２０電子ボルトとの間のエネルギにまで加
速することにより、行われる。これらの高エネルギの電
子とガス分子との間の衝突がたまたま起こると、分子が
イオン化され、それにより自由電子が放出され、これら
の放出された自由電子がそれまでの自由電子に付加され
る。これらの付加された自由電子はまた加速され、そし
てまたガス分子をイオン化することができる。このよう
にして得られた部分的にイオン化されたガスは、プラズ
マと呼ばれる。2. Description of the Related Art Generation of plasma is effectively used in various semiconductor manufacturing processes including an etching process, a deposition process, an ion implantation process, and processes equivalent to these processes. . Plasma generation is typically 5 by accelerating the free electrons that naturally occur in the gas to the ionization energy of the gas.
This is done by accelerating to an energy between eV and 20 eV. If a collision between these high-energy electrons and gas molecules happens to occur, the molecules are ionized, thereby releasing free electrons, and these released free electrons are added to the previous free electrons. These added free electrons can also be accelerated and also ionize gas molecules. The partially ionized gas thus obtained is called plasma.
【０００３】プラズマの生成法は、従来、ガスに対し気
密な容器と、１種類または多種類の処理ガスに対する流
量と圧力を精密に制御するためのガス・ポンプおよび流
量制御装置と、ガス中の自由電子を加速してガス分子の
イオン化エネルギにまでエネルギを与える段階と、を備
えることに基づいている。処理ガス分子をイオン化する
と、付加的される電子が発生する。これらの電子がまた
加速されて、イオン化エネルギにまでエネルギを取得す
ることができる。Conventionally, plasma is produced by a gas-tight container, a gas pump and a flow control device for precisely controlling the flow rate and pressure of one or more kinds of process gases, and Accelerating free electrons to give energy to the ionization energy of gas molecules. When the process gas molecules are ionized, additional electrons are generated. These electrons can also be accelerated to obtain energy up to the ionization energy.
【０００４】ガス中で半導体ウエハの処理を行う場合、
ガス分子のエネルギが増大することにより、処理速度を
増加させることができる。この増大したエネルギの形式
は、分子のイオン化の形式であることができ、またはこ
れらの分子が小さな分子に解離する形式であることがで
き、または分子の電子をさらに高エネルギに駆動する形
式であることができ、またはその他のモードであること
ができる。正に帯電したイオンはまた、加速してその運
動エネルギを増大させることができるが、その際その方
向を制御することができる。イオンの運動エネルギの大
きさと方向との両方を制御するのに、従来、定常状態の
電界が用いられた。When processing semiconductor wafers in gas,
By increasing the energy of gas molecules, the processing speed can be increased. This form of increased energy can be a form of ionization of molecules, or a form in which these molecules dissociate into smaller molecules, or a form that drives the electrons of the molecule to a higher energy. Can be, or can be in other modes. The positively charged ions can also be accelerated to increase their kinetic energy, while controlling their direction. Traditionally, steady-state electric fields have been used to control both the magnitude and direction of the kinetic energy of ions.
【０００５】ガス中の自由電子にエネルギを与えること
は、典型的には、電界、または変動する磁界、またはこ
れらの両方で行われた。Energizing the free electrons in the gas has typically been performed with an electric field, or a varying magnetic field, or both.
【０００６】プラズマを発生する段階と生成したイオン
を加速する段階との両方に対し、半導体ウエハ処理で用
いられる１つの従来の方法は、ガスに対し気密な容器の
中の２個の電極の間に交流（ＡＣ）電圧を加えることで
ある。この２個の電極のうちの１個の電極の上に、処理
されるべきウエハが配置される。交流電圧が加えられる
と、電極の間のガスの中の自由電子が処理ガス分子のイ
オン化エネルギにまで加速され、それにより、プラズマ
が発生する。プラズマと、ウエハ電極の上に保持された
ウエハとの間に、直流（ＤＣ）電圧がまた生ずる。One conventional method used in semiconductor wafer processing, both for generating the plasma and for accelerating the generated ions, is between two electrodes in a gas-tight container. Is to apply an alternating current (AC) voltage. The wafer to be processed is placed on one of the two electrodes. When an AC voltage is applied, the free electrons in the gas between the electrodes are accelerated to the ionization energy of the process gas molecules, thereby generating a plasma. A direct current (DC) voltage also develops between the plasma and the wafer held on the wafer electrode.
【０００７】プラズマの中の自由電子は、ウエハ電極が
最大正電圧にある時、プラズマから半導体ウエハに容易
に移動することができる。そしてウエハがプラズマに対
し負電圧にある時、プラズマの中の自由電子はウエハか
らプラズマに移動することはない。したがって、熱電子
二極真空管と等価な整流器が得られる。この熱電子二極
真空管では、電子電流は加熱された陰極から低温度の陽
極に流れるが、その逆の方向には流れない。Free electrons in the plasma can easily move from the plasma to the semiconductor wafer when the wafer electrode is at the maximum positive voltage. And when the wafer is at a negative voltage with respect to the plasma, free electrons in the plasma do not move from the wafer to the plasma. Therefore, a rectifier equivalent to a thermionic bipolar tube can be obtained. In this thermionic bipolar vacuum tube, the electron current flows from the heated cathode to the low temperature anode, but not in the opposite direction.
【０００８】電極間の交流電圧による１つのエネルギ源
は、発生されるイオンの総数（プラズマのイオン束、す
なわち、イオン密度）と、それぞれのイオンがウエハに
衝突する時の運動エネルギ（イオン・フィールド）と、
の両方を制御する。イオン束とイオン・フィールドとの
間の比に関する一定の制御が、ガス圧力と、交流電力周
波数と、容器の構成と、を変えることにより達成するこ
とができる。One source of energy due to the alternating voltage between the electrodes is the total number of generated ions (ion flux of the plasma, or ion density) and the kinetic energy (ion field) at which each ion strikes the wafer. )When,
Control both. A constant control over the ratio between the ion flux and the ion field can be achieved by varying the gas pressure, the AC power frequency and the configuration of the vessel.
【０００９】最近の半導体装置に対し要求される細い線
幅は、イオン束とイオン・フィールドとについて独立に
制御することを必要とし、および１ミリトルから１０ミ
リトルまでの範囲の低圧で動作する性能を必要とする。
低圧でのイオン束とイオン・フィールドとについて要求
された独立な制御を得るために、多くのプラズマ発生装
置が開発されている。その中のいくつかの構成体は、電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）の原理を利用してい
る。この電子サイクロトロン共鳴の場合には、ガスにラ
ジオ周波数電力が加えられ、そしてこのラジオ周波数電
力の変動する電界に直角の方向に、一定の磁界が加えら
れる。この一定の磁界による電子軌道の曲率が、ラジオ
周波数電力と同じ周波数を有する円形の電子軌道を生ず
るように、この一定の磁界が調整される。周波数と磁界
の通常の値は、それぞれ、２．４５ギガヘルツおよび
０．８７５テスラ（８７５ガウス）である。The narrow linewidths required for modern semiconductor devices require independent control of ion flux and field, and their ability to operate at low pressures in the range of 1 mTorr to 10 mTorr. I need.
Many plasma generators have been developed to obtain the required independent control of ion flux and ion field at low pressure. Some of the constructs utilize the principle of electron cyclotron resonance (ECR). In the case of this electron cyclotron resonance, a radio frequency power is applied to the gas and a constant magnetic field is applied in a direction perpendicular to the varying electric field of this radio frequency power. The constant magnetic field is adjusted so that the curvature of the electron trajectory due to the constant magnetic field results in a circular electron trajectory having the same frequency as the radio frequency power. Typical values for frequency and magnetic field are 2.45 GHz and 0.875 Tesla (875 Gauss), respectively.
【００１０】電子サイクロトロン共鳴によるプラズマ源
により、低イオン・フィールド（ウエハに衝突するイオ
ンの運動エネルギ）で、低圧で大きなイオン束を有す
る、プラズマを得ることができる。ウエハ電極に独立な
交流電圧を加えることにより、イオン・フィールドを増
加することができ、および制御することができる。けれ
ども、電子サイクロトロン共鳴装置は高価であり、そし
て調整が困難である。A plasma source by electron cyclotron resonance makes it possible to obtain a plasma having a low ion field (kinetic energy of ions colliding with a wafer) and a large ion flux at low pressure. By applying an independent alternating voltage to the wafer electrodes, the ion field can be increased and controlled. However, electron cyclotron resonance instruments are expensive and difficult to tune.
【００１１】プラズマを生成するために、電気的に絶縁
体である円筒形処理ガス容器を透過する変動磁界を用い
た、いくつかの変更実施例構成体がある。これらの変更
実施例構成体では、変動する磁界を異なる配置構成にす
ることにより、絶縁体円筒壁を通して電子加速エネルギ
が供給される。この構成体で得られる１つの利点は、ウ
エハから離れたプラズマを発生し、そして付勢されたガ
スをプラズマ発生位置からウエハに流すことにより、ウ
エハの損傷を少なくすることができることである。この
方式の全体は、下方流プラズマ発生と呼ばれる。最近の
実験によれば、ウエハ損傷の点では、下方流プラズマ発
生による利点はほとんどない、または、もしあっても非
常にわずかであり、そして処理速度が大幅に縮小される
こともないことが分かった。There are several alternative constructions that use a varying magnetic field that penetrates an electrically insulating cylindrical processing gas container to create a plasma. In these modified embodiment constructions, the electron accelerating energy is supplied through the insulator cylindrical wall by varying the varying magnetic field configuration. One advantage obtained with this arrangement is that the damage to the wafer can be reduced by generating the plasma away from the wafer and flowing the energized gas from the plasma generation location to the wafer. The whole of this scheme is called downward flow plasma generation. Recent experiments have shown that, in terms of wafer damage, there is little, if any, benefit from downflow plasma generation, and no significant reduction in processing speed. It was
【００１２】半導体ウエハ処理のためにプラズマを発生
する最適な構成体は、ウエハに隣接する高イオン束で平
坦なプラズマを低イオン・フィールド（イオンの運動エ
ネルギ）を有して作成し、およびイオン・フィールドを
増加および制御するための独立の電源を得ることであ
る。全体的にいえば、目標は、イオン束とイオン電界と
を独立に制御して、均一なイオン束をウエハに直角に衝
突させることである。The optimum construction for generating a plasma for semiconductor wafer processing is to create a high ion flux, flat plasma adjacent to the wafer with a low ion field (kinetic energy of ions), and ions. • To get an independent power supply to increase and control the field. Overall, the goal is to control the ion flux and the ion electric field independently so that a uniform ion flux strikes the wafer at right angles.
【００１３】平坦なプラズマ源は、本発明人のジョン
Ｓ．オーグルに発行された米国特許第４，９４８，４５
８号の「磁気的に結合された平坦なプラズマを生成する
ための方法と装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲ
ＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＭＡＧＮＥＴ
ＩＣＡＬＬＹ−ＣＯＵＰＬＥＤ ＰＬＡＮＡＲ ＰＬＡ
ＳＭＡ）」に開示されている。この米国特許では、絶縁
体窓を透過しそして処理ガスの中の自由電子をコイルの
巻線に平行な円形軌道に加速する、変動する磁界を発生
するために、螺旋状の平坦なコイルを使用する。この構
成体により、低イオン運動エネルギを有する効率的なプ
ラズマが発生されるが、コイルの中心部に、電子加速が
非常に小さい「作用しない」領域が存在する。A flat plasma source is described by the inventor John S. US Pat. No. 4,948,45 issued to Ogle
No. 8, "Method and apparatus for producing a magnetically coupled flat plasma (METHOD AND APPAR
ATUS FOR PRODUCING MAGNET
ICALLY-COUPLED PLANAR PLA
SMA) ". This U.S. patent uses a spiral flat coil to generate a varying magnetic field that penetrates the insulator window and accelerates free electrons in the process gas into circular orbits parallel to the coil windings. To do. This construction produces an efficient plasma with low ion kinetic energy, but there is a "dead" region in the center of the coil where electron acceleration is very small.
【００１４】また別の平坦なプラズマ源は、本発明人の
ジョンＳ．オーグルにまた発行された米国特許第５，２
７７，７５１号の「結合用窓の表面に平行な軸を有する
コイルを用いて低圧平坦プラズマを生成するための方法
と装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ
ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＬＯＷ ＰＲＥＳＳＵＲ
Ｅ ＰＬＡＮＡＲ ＰＬＡＳＭＡ ＵＳＩＮＧ Ａ Ｃ
ＯＩＬ ＷＩＴＨ ＩＴＳ ＡＸＩＳ ＰＡＲＡＬＬＥ
Ｌ ＴＯ ＴＨＥ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＦ ＡＣＯＵＰ
ＬＩＮＧ ＷＩＮＤＯＷ）」に開示されている。この米
国特許では、窓に平行な軸を有するコイルを使用する。
前方を向く磁界はコイルの内側にあり、そしてこの前方
を向く磁界はプラズマの発生に寄与しない。けれども、
戻ってくる磁界の一部分が窓を通り、そして処理ガスの
中の自由電子にエネルギを供給する。Another flat plasma source is the inventor John S. US Pat. No. 5,2, issued again to Ogle
77,751 "METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCTION OF LOW PRESSURE FLAT PLASMA USING COILS WITH AXIS DIRECTED TO THE SURFACE OF COUPLING WINDOW
FOR PRODUCING LOW PRESSUR
E PLANAR PLASMA USING AC
OIL WITH ITS AXIS PARALLE
L TO THE SURFACE OF ACOUP
LING WINDOW) ". This US patent uses a coil with an axis parallel to the window.
The forward magnetic field is inside the coil and this forward magnetic field does not contribute to plasma generation. However,
A portion of the returning magnetic field passes through the window and energizes the free electrons in the process gas.
【００１５】[0015]
【問題点を解決するための手段】したがって、本発明の
１つの目的は、適切に均一である低圧平坦プラズマを発
生するための装置を得ることである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, one object of the present invention is to provide an apparatus for generating a low pressure flat plasma that is reasonably uniform.
【００１６】簡単にいえば、本発明の１つの実施例は、
多数個の変動する磁界源を備えたプラズマ装置である。
プラズマ容器窓領域の全体にわたる１個の変動磁界より
はむしろ、４個またはさらに多数個の変動する磁界が用
いられる。典型的な場合には、１次元磁極配列体に対し
６個の磁極が用いられ、そして２次元磁極配列体に対し
１２個の磁極が用いられる。これらの磁極は実質的に等
しい間隔をもって配置され、そして隣接する磁極は反対
の瞬時極性を有する。したがって、それぞれの磁極とそ
れぞれの隣接する磁極との間に、変動する磁界が存在す
る。これらの変動する磁界は、容器の中に入っている処
理ガスの自由電子を、窓表面に通常は平行な方向に加速
する。Briefly, one embodiment of the present invention is
A plasma device with a large number of varying magnetic field sources.
Four or even more varying magnetic fields are used rather than one varying magnetic field across the plasma vessel window region. Typically six poles are used for a one-dimensional pole array and twelve poles are used for a two-dimensional pole array. The poles are substantially equally spaced, and adjacent poles have opposite instantaneous polarities. Therefore, there is a varying magnetic field between each pole and each adjacent pole. These fluctuating magnetic fields accelerate free electrons of the process gas contained in the vessel in a direction normally parallel to the window surface.
【００１７】本発明の１つの利点は、変動する磁極をさ
らに単に付加することにより、プラズマ発生領域を独立
に拡張することが可能である、プラズマ装置が得られる
ことである。One advantage of the present invention is that it provides a plasma device in which the plasma generation region can be independently expanded by simply adding varying magnetic poles.
【００１８】本発明の別の利点は、磁界が処理ガスの中
の広い範囲に加わっていなく、処理が行われる表面にエ
ネルギが直接に加えられる機会が少ない、装置を得るこ
とである。Another advantage of the present invention is that it provides a device in which the magnetic field is not predominantly applied to a large area in the process gas and there is less opportunity for energy to be applied directly to the surface being processed.
【００１９】本発明のさらに別の利点は、磁界の変動が
局部的に集中することにより、ラジオ周波数電力が小さ
くても低圧力でプラズマを開始することが可能であり、
そして低圧プラズマの濃度が１つの位置から他の位置に
飛ぶ傾向が小さい、装置が得られることである。Yet another advantage of the present invention is that the localized concentration of magnetic field variations allows plasma to be initiated at low pressure even with low radio frequency power,
And, it is possible to obtain an apparatus in which the concentration of low-pressure plasma has a small tendency to fly from one position to another position.
【００２０】本発明のなおさらに別の利点は、不均一な
プラズマが発生する領域が、プラズマ発生領域の全体に
対して小さい、装置が得られることである。Yet another advantage of the present invention is that a device is obtained in which the area of non-uniform plasma generation is small relative to the entire plasma generation area.
【００２１】本発明のさらに別の利点は、最適処理の均
一性に対する調整が比較的容易である、装置が得られる
ことである。Yet another advantage of the present invention is that it provides an apparatus that is relatively easy to adjust for optimal process uniformity.
【００２２】[0022]
【実施例】添付図面を参照しての下記の詳細な説明によ
り、本発明のこれらの目的および利点と、その他の目的
および利点は、当業者には容易に理解されるであろう。These and other objects and advantages of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings.
【００２３】図１は、本発明の変動磁極プラズマ励起装
置の実施例の図である。この装置は、図１において１０
で全体的に示されている。この装置１０は、低圧処理ガ
スの入った容器の上に取り付けられた、セラミック、石
英、またはその他の絶縁体材料の、絶縁体窓の近傍に配
置される。このような容器は、例えば、本発明の発明人
であるジョンＳ．オーグルに発行された２つの米国特許
第４，９４８，４５８号および第５，２７７，７５１号
に開示されている。これら２つの米国特許の内容は、本
発明の中に取り込まれている。FIG. 1 is a diagram of an embodiment of a variable magnetic pole plasma excitation apparatus of the present invention. This device is shown in FIG.
Is generally indicated by. The apparatus 10 is placed in the vicinity of an insulator window of ceramic, quartz, or other insulator material mounted on a vessel containing low pressure process gas. Such a container is described, for example, in John S. It is disclosed in two U.S. Pat. Nos. 4,948,458 and 5,277,751 issued to Ogle. The contents of these two US patents are incorporated into the present invention.
【００２４】装置１０は、１対の磁極１６および１８を
備えた第１強磁性体鉄心コイル１４と、１対の磁極２２
および２４を備えた第２強磁性体鉄心コイル２０と、を
保持する取付板１２を有する。強磁性体鉄心コイル１４
および２０は、可変コンデンサ２６と直列に接続され
る。ラジオ周波数電源３０から、空心可変変圧器２８を
通して、ラジオ周波数の電力が装置１０に結合される。The device 10 includes a first ferromagnetic core coil 14 having a pair of magnetic poles 16 and 18 and a pair of magnetic poles 22.
And a mounting plate 12 for holding the second ferromagnetic core coil 20 including Ferromagnetic iron core coil 14
And 20 are connected in series with the variable capacitor 26. Radio frequency power is coupled to the device 10 from a radio frequency power source 30 through a variable air core transformer 28.
【００２５】ラジオ周波数電源３０に対する典型的な動
作周波数は１３．５６ＭＨｚである。強磁性体鉄心コイ
ル１４および２０は、冷却を促進するために、および過
剰に密な巻線の場合に生ずることがある加熱を制限する
ために、巻線と鉄心との間に十分な隙間を有する、銅の
導線による数巻きの巻線、または半トロイド形粉末鉄の
鉄心またはフェライトの鉄心またはＵ字形鉄心の管状巻
線、で構成される。実施例によっては、巻線を強制的に
空冷することが必要である。取付板１２はアルミニウム
板であって、このアルミニウム板は、処理ガス容器窓を
通して磁極１６、１８、２２、および２４を覗くことが
できるように作成された穴と、それぞれの穴を隣接する
穴に連結するアルミニウム板を貫通して作成された溝
と、を有する。取付板１２の中に磁極１６、１８、２
２、および２４を止めるための絶縁体リングまたは絶縁
体カラーを用いて、強磁性体鉄心コイル１４および２０
の取付け支持体を得ることができる。A typical operating frequency for radio frequency power supply 30 is 13.56 MHz. The ferromagnetic core coils 14 and 20 provide sufficient clearance between the windings and the core to facilitate cooling and to limit the heating that may occur with overly dense windings. It comprises several windings of copper conductors, or a semi-toroidal powdered iron core or a ferrite core or a U-shaped tubular winding. In some embodiments, it may be necessary to force the winding to air cool. The mounting plate 12 is an aluminum plate, which is made so that the magnetic poles 16, 18, 22, and 24 can be seen through the process gas container window, and the holes are made adjacent to each other. A groove formed through the aluminum plates to be connected. The magnetic poles 16, 18, 2 in the mounting plate 12
Ferromagnetic core coils 14 and 20 with insulator rings or insulator collars to stop 2 and 24.
Can be obtained.
【００２６】コイル３２を用い、それを直流電源３４に
接続することにより、また定常の磁界を得ることができ
る。このような定常磁界は、プラズマ内に励起された電
子の中で処理ガス容器の壁面に衝突する電子の数を少な
くするために、すなわち、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ）状態を得るために、先行技術において便利に用い
られている。By using the coil 32 and connecting it to the DC power source 34, a steady magnetic field can be obtained. Such a stationary magnetic field is used to reduce the number of electrons that are excited in the plasma and collide with the wall surface of the processing gas container, that is, electron cyclotron resonance (E).
CR) status is conveniently used in the prior art.
【００２７】図２Ａおよび図２Ｂは、磁極１６、１８、
２２、および２４の間の関係を示した図である。磁極１
６と磁極１８との間の距離は、磁極２２と磁極２４との
間の距離と、磁極１６と磁極２２との間の距離と、およ
び磁極１８と磁極２４との間の距離とに事実上等しいこ
とが好ましい。ラジオ周波数入力電力のそれぞれのサイ
クルに対し、磁極１６と磁極２２が反対であるように、
したがって、磁極１８と磁極２４が反対であるように、
強磁性体鉄心コイル１４および２０が相互接続される。
図２Ａは、ラジオ周波数入力電力のある１つのサイクル
において、磁極１６と磁極２４が北極（Ｎ極）であり、
そして磁極１８と磁極２２が南極（Ｓ極）である、とし
てこのことが示されている。図２Ｂは、ラジオ周波数入
力電力の次の半サイクルにおいて、磁極１６と磁極２４
が南極（Ｓ極）であり、そして磁極１８と磁極２２が北
極（Ｎ極）である、としてこのことが示されている。反
対向きを保ちながら変動する磁極の間の最適な寸法は、
容器圧力の関数として、処理ガス容器絶縁体窓の厚さ
と、ラジオ周波数電力の周波数と、電子の平均自由行程
とに応じて定まる。このような寸法は、経験的に得るこ
とができる。2A and 2B show magnetic poles 16, 18,
It is a figure showing the relation between 22 and 24. Magnetic pole 1
The distance between 6 and the magnetic pole 18 is effectively the distance between the magnetic poles 22 and 24, the distance between the magnetic poles 16 and 22, and the distance between the magnetic poles 18 and 24. It is preferable that they are equal. For each cycle of radio frequency input power, pole 16 and pole 22 are opposite,
Thus, as the poles 18 and 24 are opposite,
Ferromagnetic iron core coils 14 and 20 are interconnected.
2A shows that in one cycle of radio frequency input power, the magnetic poles 16 and 24 are north poles (N poles),
This is shown as the magnetic poles 18 and 22 being the south pole (S pole). FIG. 2B shows that in the next half cycle of radio frequency input power, pole 16 and pole 24
Is the south pole (S pole) and poles 18 and 22 are the north poles (N poles). The optimal dimension between the varying poles while keeping the opposite direction is
It depends on the thickness of the process gas container insulator window, the frequency of the radio frequency power, and the mean free path of the electrons as a function of container pressure. Such dimensions can be obtained empirically.
【００２８】図３Ａは、図２Ａに対応する強磁性体鉄心
コイル１４および２０を示した図であり、そして図３Ｂ
は、図２Ｂに対応する強磁性体鉄心コイル１４および２
０を示した図である。FIG. 3A is a diagram showing ferromagnetic core coils 14 and 20 corresponding to FIG. 2A, and FIG. 3B.
Is the ferromagnetic core coils 14 and 2 corresponding to FIG. 2B.
It is the figure which showed 0.
【００２９】装置１０に近接する容器の中に入っている
処理ガスの中の電子は、隣接して配置された変動する磁
極の間で変動する磁界に対し、直角に加速されるであろ
う。図２Ａおよび図２Ｂの面内で２次元的に磁極が隣接
して存在するから、この２次元内で電子の加速が起こ
る。図６に示されているように細長い鉄心が１次元的に
変動する磁界を有し、その結果、変動する磁界に直角で
ある１次元内で電子が加速される。Electrons in the process gas contained in a vessel proximate the apparatus 10 will be accelerated perpendicularly to the varying magnetic field between the adjacently disposed varying magnetic poles. Since the magnetic poles are two-dimensionally adjacent to each other in the planes of FIGS. 2A and 2B, the acceleration of electrons occurs in this two-dimensional plane. As shown in FIG. 6, the elongated core has a one-dimensionally varying magnetic field, which results in the acceleration of electrons in the one-dimensional orthogonal to the varying magnetic field.
【００３０】反対磁極の間の磁界の強度は、磁極からの
距離が磁極間の距離の４分の１を越える時、磁極からの
距離と共に急速に減少する。窓の最低の厚さは、容器の
内側と外側との圧力差に耐えるのに必要な強度により決
定されるから、直径３６．６センチメートル（１４イン
チ）の石英の窓に対し、典型的な窓の最低の厚さは１
２．７ミリメートリ（０．５インチ）であり、そして窓
の直径が大きくなればその厚さも増加する。このよう
に、変動する磁極の最低の磁極間隔が約５センチメート
ル（２インチ）であることが示される。The strength of the magnetic field between the opposite poles decreases rapidly with distance from the poles when the distance from the poles exceeds one quarter of the distance between the poles. The minimum thickness of the window is determined by the strength required to withstand the pressure difference between the inside and outside of the container, and is therefore typical for a quartz window with a diameter of 36.6 centimeters (14 inches). Minimum window thickness is 1
It is 2.7 millimeters (0.5 inches), and its thickness increases as the window diameter increases. Thus, the minimum pole spacing of the varying poles is shown to be about 5 centimeters (2 inches).
【００３１】ラジオ周波数電源３０により供給されるラ
ジオ周波数電力の周波数は、反対向きに変動する磁極の
間の最適の間隔に影響を与える。それは、分子のイオン
化エネルギに等しいまたはそれ以上の運動エネルギを有
する電子の速度は、１つの組の反対極性の磁極とそれに
隣接する磁極の組との間の加速変動磁界の１８０度の位
相のずれに対し、１つの関係を有しなければならないか
らである。典型的な分子のイオン化エネルギである１２
電子ボルトの運動エネルギの場合、１３．５６ＭＨｚに
おいて半サイクルの間に進む距離は、約７．６センチメ
ートル（３インチ）である。The frequency of the radio frequency power provided by the radio frequency power supply 30 affects the optimum spacing between the oppositely varying magnetic poles. That is, the velocity of an electron having a kinetic energy equal to or higher than the ionization energy of the molecule is 180 degrees out of phase with the accelerating fluctuating magnetic field between one pair of opposite polarity poles and its adjacent pair. , Because it must have one relationship. 12 is the ionization energy of a typical molecule
For electron volt kinetic energy, the distance traveled during a half cycle at 13.56 MHz is about 7.6 centimeters (3 inches).
【００３２】電子の平均自由行程は、変動する磁極の最
適の間隔に影響を与える。それは、もし電子の平均自由
行程が変動する磁極の間隔よりも大幅に小さいならば、
変動する磁極の間で、付勢された電子束が大幅に変化す
るであろう。このことにより、不均一な処理が行われる
ことになる。典型的な分子処理ガスの中の電子の平均自
由行程は、７ミリトルの圧力における約２．５センチメ
ートル（１インチ）から２ミリトルの圧力における約１
２．７センチメートル（５インチ）まで変化する。The mean free path of the electrons affects the optimum spacing of the varying poles. That is, if the mean free path of the electrons is much smaller than the fluctuating magnetic pole spacing,
The energized electron flux will vary significantly between the varying poles. This results in non-uniform processing. The mean free path of electrons in a typical molecular processing gas is about 2.5 centimeters (1 inch) at a pressure of 7 mTorr to about 1 cm at a pressure of 2 mTorr.
Can vary up to 2.7 centimeters (5 inches).
【００３３】典型的なＵ字形鉄心は、トロイド形の粉末
鉄の鉄心を２個の部分に切断することにより作成するこ
とができる。例えば、マイクロメタル社のＴ４００−２
がある。鉄心の中の最大磁束密度を小さくするために、
したがって鉄心の電力損失を小さくするために、２次元
構成体に対するそれぞれの位置に、２個の鉄心を備える
ことができる。それにより、鉄心の横断面積が２倍にな
る。１次元構成体の場合には、事実上連続した細長い鉄
心を得るために、多数個の鉄心を積層することができ
る。A typical U-shaped core can be made by cutting a toroidal powdered iron core into two parts. For example, Micrometal T400-2
There is. In order to reduce the maximum magnetic flux density in the iron core,
Therefore, in order to reduce the power loss of the iron core, two iron cores can be provided at each position with respect to the two-dimensional structure. This doubles the cross-sectional area of the iron core. In the case of a one-dimensional construction, multiple cores can be stacked to obtain a virtually continuous elongated core.
【００３４】変動する電界により粉末鉄の鉄心の中に、
かなり大きな電力損失が起こることがある。それは、粉
末鉄の鉄心材料は大きな誘電損失を有することがあるか
らである。これらの誘電損失は変動する磁界による鉄心
損失から分離され、そして本質的に独立な損失である。
この誘電損失は、巻線を鉄心から離して間隔距離を置九
ことにより小さくすることができる。また、巻線の両端
の電圧を低くするためにその巻き数を減らし、そして１
巻きの巻線に大きな電流を流すことにより、誘電損失を
小さくすることができる。１３．５６ＭＨｚでの動作の
場合、巻線は、典型的には、２次元構成体に対して３巻
きないし１５巻きであり、そして１次元構成体に対して
１巻きないし７巻きであるであろう。Due to the fluctuating electric field, in the iron powder core,
Significant power loss can occur. This is because the powdered iron core material may have a large dielectric loss. These dielectric losses are separated from the core loss due to the varying magnetic field and are essentially independent losses.
This dielectric loss can be reduced by spacing the windings away from the iron core and spacing them. Also, reduce the number of turns to reduce the voltage across the winding, and
Dielectric loss can be reduced by passing a large current through the winding. For operation at 13.56 MHz, the windings are typically 3 to 15 turns for a two-dimensional construct, and 1 to 7 turns for a one-dimensional construct. Let's do it.
【００３５】処理ガス容器の中の絶縁された窓に垂直な
軸を有する定常状態直流誘起磁界を用いて、生成された
プラズマの中の励起された電子の経路を湾曲させ、窓に
平行な平面内にあるようにすることができ、それによ
り、付勢された電子のうち処理ガス容器の内壁に衝突す
る電子の総数を減らすことができる。A steady-state DC induced magnetic field having an axis perpendicular to the insulated window in the process gas container is used to bend the path of the excited electrons in the generated plasma and a plane parallel to the window. Inside, thereby reducing the total number of energized electrons that strike the inner wall of the process gas container.
【００３６】図４は、本発明の第２強磁性体鉄心コイル
・プラズマ励起装置の図である。図４では、参照番号５
０でこの装置が全体的に示されている。装置５０は、低
圧処理ガスの入っている容器の絶縁体窓の近くに配置さ
れる。装置５０は、１対の磁極５６および５８を備えた
第１強磁性体鉄心コイル５４と、１対の磁極６２および
６４を備えた第２強磁性体鉄心コイル６０と、１対の磁
極６８および７０を備えた第３強磁性体鉄心コイル６６
と、１対の磁極７４および７６を備えた第４強磁性体鉄
心コイル７２と、１対の磁極８０および８２を備えた第
５強磁性体鉄心コイル７８と、１対の磁極８６および８
８を備えた第６強磁性体鉄心コイル８４と、を支持する
取付板５２を有する。強磁性体鉄心コイル５４、６０、
および７２は並列に接続され、および強磁性体鉄心コイ
ル６６、７８、および８４も並列に接続され、そしてこ
れら両者が可変コンデンサ９０と共に直列に接続され
る。ラジオ周波数（ＲＦ）電力が、ラジオ周波数電源９
４から空心可変変圧器９２を通して、装置５０に供給さ
れる。ラジオ周波数電源９４に対し、１３．５６ＭＨｚ
の典型的な動作周波数が用いられる。強磁性体鉄心コイ
ル５４、６０、６６、７２、７８、および８４は、冷却
を促進するために、および過剰に密な巻線の場合に生ず
ることがある加熱を制限するために、巻線と鉄心との間
に十分な隙間を有する銅の導線の数巻きの巻線、または
半トロイド形／強磁性体鉄心またはＵ字形鉄心の上の管
状巻線、で構成されることが好ましい。一定の実施例で
は、巻線を強制的に空冷することが必要である。取付板
５２はアルミニウム板であって、このアルミニウム板
は、処理ガス容器窓を通して磁極を覗くことができるよ
うに作成された穴と、それぞれの穴から隣接する穴にア
ルミニウム板を貫通して作成された溝と、を有する。強
磁性体鉄心コイルの取付け支持体を得るために、取付板
５２の中に磁極を止めるための絶縁体リングまたは絶縁
体カラーを用いることができる。FIG. 4 is a diagram of the second ferromagnetic core coil / plasma excitation device of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 5
The device is generally indicated at 0. The device 50 is located near the insulator window of the vessel containing the low pressure process gas. The device 50 includes a first ferromagnetic core coil 54 with a pair of magnetic poles 56 and 58, a second ferromagnetic core coil 60 with a pair of magnetic poles 62 and 64, and a pair of magnetic poles 68 and Third ferromagnetic core coil 66 with 70
A fourth ferromagnetic core coil 72 with a pair of magnetic poles 74 and 76, a fifth ferromagnetic core coil 78 with a pair of magnetic poles 80 and 82, and a pair of magnetic poles 86 and 8.
And a mounting plate 52 for supporting the sixth ferromagnetic iron core coil 84 provided with 8. Ferromagnetic core coils 54, 60,
And 72 are connected in parallel, and ferromagnetic core coils 66, 78, and 84 are also connected in parallel, and both are connected in series with variable capacitor 90. Radio frequency (RF) power, radio frequency power 9
4 to the device 50 through the air-core variable transformer 92. 13.56MHz for the radio frequency power supply 94
Typical operating frequencies of are used. Ferromagnetic core coils 54, 60, 66, 72, 78, and 84 are wound with windings to facilitate cooling and to limit the heating that may occur with overly dense windings. It preferably consists of several turns of copper conductor wire with sufficient clearance from the core, or a tubular winding on a semi-toroidal / ferromagnetic core or a U-shaped core. In certain embodiments, it may be necessary to force the coil to air cool. The mounting plate 52 is an aluminum plate. The aluminum plate is formed by making holes so that the magnetic poles can be seen through the processing gas container window and penetrating the aluminum plate from each hole to an adjacent hole. And a groove. Insulator rings or collars for stopping the poles in the mounting plate 52 can be used to provide mounting support for the ferromagnetic core coil.
【００３７】図５Ａおよび図５Ｂは、磁極の物理的関係
を示した図である。それぞれの磁極は、隣接する磁極か
ら事実上「Ｄ」に等しい距離だけ離れている。図５Ａは
図２Ａと同様な図であって、ラジオ周波数入力電力の１
つのサイクルにおけるそれぞれの磁極の磁気的極性を示
している。図５Ｂは図２Ｂと同様な図であって、ラジオ
周波数入力電力の次の半サイクルにおけるそれぞれの磁
極の磁気的極性を示している。装置１０におけるのと同
様に、反対向きに変動する磁極の間の最適の寸法は、容
器の圧力の関数として、処理ガス容器絶縁体窓の厚さ
と、ラジオ周波数電力の周波数と、電子の平均自由行程
とに応じて定まる。このような寸法は、経験的に得るこ
とができる。5A and 5B are views showing the physical relationship of the magnetic poles. Each pole is separated from an adjacent pole by a distance substantially equal to "D". FIG. 5A is a diagram similar to FIG. 2A, except that the radio frequency input power
The magnetic polarity of each magnetic pole in one cycle is shown. FIG. 5B is similar to FIG. 2B and shows the magnetic polarity of each pole in the next half cycle of radio frequency input power. As in device 10, the optimum dimensions between the oppositely varying poles are as a function of vessel pressure, the thickness of the process gas vessel insulator window, the frequency of the radio frequency power, and the mean free electron. It depends on the travel schedule. Such dimensions can be obtained empirically.
【００３８】装置１０および５０に用いられる強磁性体
鉄心コイルは、Ｕ字形鉄心の上に巻かれた巻線、または
トロイド形の一部分の鉄心の上に巻かれた巻線、または
板１２および５２に直立するＩ字形鉄心の上に巻かれた
巻線、で構成されることができる。このＩ字形鉄心の板
１２および５２の反対側の端部は、１つの行の中で個々
のＩ字形鉄心から延長される棒状体により、またはこの
ような１群のＩ字形鉄心に蓋をする磁性体材料の薄板に
より、磁気的に完結される。The ferromagnetic core coils used in the devices 10 and 50 may be windings wound on a U-shaped core, or windings on a portion of the toroidal core, or plates 12 and 52. It can consist of a winding wound on an upright I-shaped core. The opposite ends of the plates 12 and 52 of this I-core are capped by rods extending from the individual I-cores in a row or to a group of such I-cores. It is magnetically completed by a thin plate of magnetic material.
【００３９】図６は、１次元の電子加速磁界を発生する
ための２個の細長い強磁性体鉄心コイルの１つの構成体
の図である。プラズマ誘起装置１００は、１対の細長い
磁極１０４および１０６を備えた第１強磁性体鉄心コイ
ル１０２と、１対の細長い磁極１１０および１１２を備
えた第２強磁性体鉄心コイル１０８と、を有する。強磁
性体鉄心コイル１０２および１０８は、それぞれ、Ｕ字
形鉄心材料、またはＩ字形鉄心材料、または半トロイド
形鉄心材料、の積層体で構成することができる。装置１
０および５０に用いられたのと同じ強磁性体鉄心が積層
されて、細長い強磁性体鉄心１０２および１０８を作成
することができる。これらの磁極は、等しい距離「Ｄ」
だけ離れて設置される。それぞれの磁極は、寸法「Ｔ」
に比べる時、寸法「Ｗ」の方向に細長い。寸法「Ｗ」
は、処理ガス容器の中の絶縁体窓の直径程度に大きいこ
とができる。例えば、３６センチメートル（１４イン
チ）の程度に大きいことができる。FIG. 6 is a diagram of one construction of two elongated ferromagnetic iron core coils for generating a one-dimensional electron accelerating magnetic field. The plasma induction device 100 has a first ferromagnetic core coil 102 with a pair of elongated magnetic poles 104 and 106 and a second ferromagnetic core coil 108 with a pair of elongated magnetic poles 110 and 112. . Ferromagnetic iron core coils 102 and 108 may each be constructed of a stack of U-shaped core materials, I-shaped core materials, or semi-toroidal core materials. Device 1
The same ferromagnetic cores used for 0 and 50 can be laminated to create elongated ferromagnetic cores 102 and 108. These poles are equal distance "D"
Installed only apart. Each magnetic pole has dimension "T"
When compared to, it is elongated in the direction of the dimension "W". Dimension "W"
Can be as large as the diameter of the insulator window in the process gas container. For example, it can be as large as 36 centimeters (14 inches).
【００４０】または、強磁性体鉄心の代わりに、コイル
巻線を適切に変えて、非磁性体の鉄心を用いることがで
きる。このことにより、鉄心の損失を小さくすることが
できるが、しかし巻線の損失は増加するであろう。Alternatively, instead of the ferromagnetic iron core, a coil winding may be appropriately changed to use a non-magnetic iron core. This will reduce the core loss, but will increase the winding loss.
【００４１】取付板１２および５２は、変動する磁極を
生成するコイルを支持するだけの機能以外に、それより
も大きな機能を果たす。これらの取付板により、均一な
電位表面が得られる。このような均一な電位表面は、イ
オン・フィールドを増加するために、例えば、イオンの
運動エネルギを増加するために、ラジオ周波数電力の付
加電源が用いられる時、非常に重要になる。このような
付加ラジオ周波数電源を、取付板を交流アースして半導
体ウエハ電極に好都合に加えることができる、またはそ
の逆に、半導体ウエハ電極を交流アースして取付板に好
都合に加えることができる。または、ウエハ電極と取付
板との両方を、それらの間で適切な交流位相のずれを持
たせて別々に駆動することができる、または異なる交流
周波数で別々に駆動することができる。The mounting plates 12 and 52 perform more than just the function of supporting the coils which produce the varying magnetic poles. These mounting plates provide a uniform potential surface. Such a uniform potential surface becomes very important when an additional source of radio frequency power is used to increase the ion field, for example to increase the kinetic energy of the ions. Such an additional radio frequency power source can be conveniently applied to the semiconductor wafer electrode by AC grounding the mounting plate, or vice versa, can be conveniently applied to the mounting plate by AC grounding the semiconductor wafer electrode. Alternatively, both the wafer electrode and the mounting plate can be driven separately, with an appropriate AC phase shift between them, or they can be driven separately at different AC frequencies.
【００４２】取付板１２および５２は、環境と容器内部
との間の圧力差に耐えるように構成することができる。
その代わりに、例えば、取付板を容器の内部に取り付
け、そして絶縁体窓がこの圧力差に耐えるようにするこ
とができる。この場合には、磁極は窓の外側に配置され
る。したがって、圧力差を受ける窓の面積領域は、磁極
のそれぞれの対に対する穴および溝に関係した面積領域
である。したがって、絶縁体窓の材料の厚さを小さくす
ることにより、先行技術に比べて製造コストを安くする
ことができる。このような構成体は、液晶表示装置の製
造のように、非常に大きなプラズマ領域が用いられる場
合に特に利点である。The mounting plates 12 and 52 can be configured to withstand the pressure differential between the environment and the interior of the container.
Alternatively, for example, the mounting plate can be mounted inside the container and the insulator window can withstand this pressure differential. In this case the poles are located outside the window. Thus, the area of the window that experiences the pressure differential is the area associated with the hole and groove for each pair of magnetic poles. Therefore, by reducing the thickness of the material of the insulator window, the manufacturing cost can be reduced as compared with the prior art. Such a structure is particularly advantageous when a very large plasma area is used, such as in the manufacture of liquid crystal display devices.
【００４３】本発明がその好ましい実施例について説明
されたけれども、前記説明は本発明の範囲がこれらの実
施例に限定されることを意味するものではないことを理
解すべきである。前記説明から種々の変更実施例および
修正実施例の可能であることは、当業者には容易に理解
されるであろう。したがって、このようなすべての変更
実施例および修正実施例は、本発明の範囲内に包含する
ものである。Although the present invention has been described in terms of its preferred embodiments, it should be understood that the foregoing description is not meant to limit the scope of the invention to these embodiments. It will be readily apparent to those skilled in the art from the foregoing description that various changes and modifications are possible. Accordingly, all such alterations and modifications are intended to be included within the scope of the present invention.
【図１】４個の磁極を備えた本発明の強磁性体鉄心コイ
ル平坦プラズマ発生装置の概要図。FIG. 1 is a schematic view of a ferromagnetic iron core coil flat plasma generator having four magnetic poles according to the present invention.
【図２】図１の装置の強磁性体鉄心コイルの磁極の極性
を示した平面図であって、Ａは１つの最大電流の時刻に
おける図、Ｂはそれから半サイクルだけ離れた時刻にお
ける図。2 is a plan view showing the polarities of the magnetic poles of the ferromagnetic core coil of the apparatus of FIG. 1, where A is a diagram at a time of one maximum current and B is a diagram at a time separated by a half cycle.
【図３】図２に対応する磁極を示した強磁性体鉄心コイ
ルの側面図であって、Ａは図２Ａに対応する図、Ｂは図
２Ｂに対応する図。3 is a side view of a ferromagnetic core coil showing magnetic poles corresponding to FIG. 2, where A is a diagram corresponding to FIG. 2A and B is a diagram corresponding to FIG. 2B.
【図４】１２個の磁極を有する６個の強磁性体鉄心コイ
ルの平坦プラズマ発生装置の概要図。FIG. 4 is a schematic view of a flat plasma generator of 6 ferromagnetic core coils having 12 magnetic poles.
【図５】図４の装置の磁極の相対位置を示す平面図であ
って、Ａはこの強磁性体鉄心コイルを正方向に最大電流
が流れる時刻における図、Ｂはそれから半サイクルだけ
離れた時刻における負方向に最大電流が流れる時刻にお
ける図。5 is a plan view showing relative positions of magnetic poles of the apparatus of FIG. 4, A is a diagram at a time when a maximum current flows in a positive direction in the ferromagnetic core coil, and B is a time away from the ferromagnetic core coil by a half cycle. FIG. 6 is a diagram at the time when the maximum current flows in the negative direction in FIG.
【図６】１次元電子加速電界を発生するために４個の細
長い磁極を備えた本発明の１対の細長い強磁性体鉄心コ
イルの斜視図。FIG. 6 is a perspective view of a pair of elongated ferromagnetic iron core coils of the present invention with four elongated poles for generating a one-dimensional electron accelerating electric field.
１６、１８、２２、２４、５６、５８、６２、６４、６
８、７０、８０、８２、８６、８８ 磁極 １４、２０、５４、６０、６６、７２、７８、８４ 強
磁性体鉄心 ３２、３４ 定常磁界装置16, 18, 22, 24, 56, 58, 62, 64, 6
8, 70, 80, 82, 86, 88 Magnetic poles 14, 20, 54, 60, 66, 72, 78, 84 Ferromagnetic iron core 32, 34 Steady magnetic field device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｆ 4/00 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location C23F 4/00 H01L 21/302 B
Claims (19)
力およびガス流量を制御するための装置を備えた容器
と、 前記容器の外側から前記処理ガスの中に変動する磁界を
通すための実質的に平坦な絶縁体窓と、 前記絶縁体窓に隣接して配置され、かつ反対の極性を有
し、かつ実質的に等しい間隔で配置された、４個または
さらに多数個の変動する磁極のための装置と、を有す
る、低圧プラズマを発生するための装置。1. A container containing a low pressure process gas and having a device for controlling the gas pressure and gas flow rate, and for passing a varying magnetic field from outside the container into the process gas. A substantially flat insulator window, and four or even more varying magnetic poles disposed adjacent to the insulator window and having opposite polarities and substantially equally spaced And a device for generating a low pressure plasma.
置が、前記磁極のおのおのが１つの次元において細長
く、かつ前記磁極の細長い方向に垂直な１つの次元にお
いて前記実質的に等しい間隔を有し、かつ前記絶縁体窓
に平行である、前記装置。2. The device of claim 1, wherein the device for four or more varying poles is elongated in each dimension of each pole and perpendicular to the elongate direction of the poles. The device having the substantially equal spacing in one dimension and parallel to the insulator window.
はさらに多数個の変動する磁極のための前記装置が実質
的にＵ字形の横断面を有する強磁性体鉄心を有し、かつ
前記横断面に垂直な前記強磁性体鉄心の寸法が前記強磁
性体鉄心の前記Ｕ字形横断面の端部間の寸法よりも十分
に大きい、前記細長い変動する磁極の反対極性の対と、 前記Ｕ字形強磁性体鉄心の内側を通って変動する電流が
流れる、１巻きまたは多数巻きの導電体と、を有し、 前記Ｕ字形横断面を有する強磁性体鉄心の開放側が前記
絶縁体窓に隣接して配置される、前記装置。3. The device of claim 2, wherein the device for four or even more varying magnetic poles comprises a ferromagnetic core having a substantially U-shaped cross section and the transverse cross section. A pair of opposite polarities of the elongate fluctuating magnetic poles, the dimension of the ferromagnetic core perpendicular to a plane being substantially larger than the dimension between the ends of the U-shaped cross section of the ferromagnetic core; A one- or multi-turn conductor through which a varying current flows through the inside of the ferromagnetic core, the open side of the ferromagnetic core having the U-shaped cross section being adjacent to the insulator window. The device is arranged.
はさらに多数個の変動する磁極のための前記装置が実質
的にＵ字形横断面を有する非磁性体の鉄心により作成さ
れ、かつ前記横断面に垂直な前記非磁性体鉄心の寸法が
前記非磁性体鉄心の前記Ｕ字形横断面の端部間の寸法よ
りも十分に大きい、前記細長い変動する磁極の反対極性
の対と、 前記Ｕ字形非磁性体鉄心の内側を通って変動する電流が
流れる４巻きまたはさらに多数巻きの導電体と、を有
し、 前記Ｕ字形横断面非磁性体鉄心の開放側が前記絶縁体窓
に隣接して配置される、前記装置。4. The device according to claim 2, wherein the device for four or even more varying magnetic poles is made of a non-magnetic iron core having a substantially U-shaped cross section and the crossing. A pair of opposite polarities of the elongated fluctuating magnetic poles, wherein the dimension of the non-magnetic core perpendicular to a plane is sufficiently larger than the dimension between the ends of the U-shaped cross section of the non-magnetic core; An electrically conductive material having four or more windings in which a varying current flows through the inside of the non-magnetic material core, and the open side of the U-shaped cross-section non-magnetic material core is arranged adjacent to the insulator window. The device as described above.
的に等しい間隔で配置される、前記装置。5. The device of claim 1, wherein the adjacent poles of opposite polarity are substantially equally spaced in two dimensions.
置が、２個の反対極性の変動する磁極を２組またはさら
に多数組有し、かつ前記組のおのおのが１巻きまたは多
数巻きの変動する電流の流れる導電体が巻かれている実
質的にＵ字形の強磁性体鉄心の端部により作成される、
前記装置。6. The device of claim 5, wherein the device for four or more varying poles has two or more varying poles of two opposite polarities, and Each of said sets being made by the ends of a substantially U-shaped ferromagnetic core around which is wound one or more turns of a current carrying conductor.
The device.
置が、１巻きまたは多数巻きの変動する電流の流れる導
電体が巻かれている実質的にＩ字形の強磁性体鉄心によ
り作成された変動する磁極を有し、かつ前記Ｉ字形鉄心
が、前記窓と、隣接する強磁性体Ｉ字形鉄心に対し反対
に流れる電流の方向とに、実質的に垂直に取り付けられ
る、前記装置。7. The device of claim 5, wherein the device for four or even more varying magnetic poles is substantially wound with one or more turns of varying current carrying conductor. A variable magnetic pole created by an I-shaped ferromagnetic core, the I-shaped core being substantially in the window and in a direction of current flow opposite to an adjacent ferromagnetic I-shaped core. Device vertically mounted vertically.
置が、前記窓に向き合う前記Ｉ字形鉄心の２個またはさ
らに多数個の端部の間に変動する磁界を結合するための
付加的強磁性体鉄心をさらに有する、前記装置。8. The device of claim 7, wherein the device for four or more varying magnetic poles is between two or more ends of the I-shaped core facing the window. The apparatus further comprising an additional ferromagnetic core for coupling a varying magnetic field to the.
薄板であって、前記導電体薄板が、前記変動する磁極の
位置および寸法に対応する穴を有し、かつ前記穴のおの
おのを隣接する穴に連結する前記導電体薄板を貫通して
作成された溝を有し、かつ前記導電体薄板をアースまた
はラジオ周波数電力源に接続するための装置を有する、
前記導電体薄板をさらに有する、前記装置。9. The apparatus according to claim 5, wherein the thin conductor plate is disposed between the fluctuating magnetic pole and the window, and the thin conductor plate has a position and a size corresponding to the fluctuating magnetic pole. Having corresponding holes and having a groove made through said conductor lamella connecting each of said holes to an adjacent hole, and connecting said conductor lamella to ground or a radio frequency power source With a device for
The device, further comprising the conductor lamina.
置が、２個の反対極性の変動する磁極を２組またはさら
に多数組有し、かつ前記組のおのおのが変動する電流の
流れる４巻きまたはさらに多数巻きの導電体が巻かれて
いる実質的にＵ字形の非磁性体の鉄心の端部により作成
される、前記装置。10. The apparatus of claim 5, wherein the apparatus for four or more variable poles has two or more variable poles of opposite polarity, and The apparatus wherein each of said sets is made by the end of a substantially U-shaped non-magnetic iron core wound with four or even more turns of conducting conductor of varying current.
前記窓に実質的に垂直である一定の磁力線を供給する定
常状態磁気装置、をさらに有する、前記装置。11. The apparatus of claim 1, further comprising a steady state magnetic device for providing a magnetic field line substantially perpendicular to the window for passing a magnetic field through the window and into the container. Having the apparatus.
少なくとも２×２アレイに配置され、かつ反対の極性を
有する隣接する磁極により取り囲まれたそれぞれの磁極
と連結され、かつそれぞれの２×２アレイの中で２組の
反対側のコーナが瞬時値で反対の極性を有する、複数個
の強磁性体鉄心コイル、を有する、処理ガスの入ってい
る容器の中に低圧プラズマを前記容器の絶縁体窓を通し
て発生するための装置。12. A magnetic pole adjacent to the insulator window and arranged in at least a 2 × 2 array in one plane and connected to each magnetic pole surrounded by adjacent magnetic poles of opposite polarity, and to each of the two magnetic poles. Low pressure plasma is contained in a container containing a processing gas, which has a plurality of ferromagnetic core coils in which two sets of opposite corners of the x2 array have instantaneously opposite polarities. For generating through an insulator window in.
端部を備えたＵ字形強磁性体鉄心を有し、かつそれぞれ
の鉄心の開放端部のおのおのと隣接する鉄心の開放端部
との間に実質的に等しい間隔を備えた、強磁性体鉄心コ
イルを前記複数個の強磁性体鉄心コイルが有する、前記
装置。13. The apparatus of claim 12, comprising a U-shaped ferromagnetic core with an open end of the core oriented in one direction facing the insulator window, and opening each core. The apparatus wherein the plurality of ferromagnetic core coils have ferromagnetic core coils with substantially equal spacing between each end and the open ends of adjacent cores.
変コンデンサと、 前記可変コンデンサと前記複数個の強磁性体鉄心コイル
との直列連結体に接続された２次巻線と、かつラジオ周
波数電力入力を受け取るための１次巻線と、を有する可
変変圧器と、をさらに有する、前記装置。14. The apparatus according to claim 12, wherein a variable capacitor connected in series with the plurality of ferromagnetic iron core coils, and a series connection body of the variable capacitor and the plurality of ferromagnetic iron core coils. A variable transformer having a secondary winding connected to and a primary winding for receiving a radio frequency power input.
鉄心コイルを取り囲み、かつ直流電源に対する接続を有
し、かつ前記プラズマの中の電子が前記処理容器の内壁
に衝突しないように前記電子の移動が制御される、直流
バイアスコイル、をさらに有する、前記装置。15. The apparatus according to claim 12, wherein the plurality of ferromagnetic iron core coils are surrounded in a plane parallel to the insulator window and have a connection to a DC power source, and The apparatus further includes a DC bias coil, wherein movement of the electrons is controlled so that the electrons do not collide with the inner wall of the processing container.
進入を提供する前記磁極に対応する位置に穴を有し、か
つ前記穴の対の間に開放溝を有する、導電体の薄板、を
さらに有する、前記装置。16. The apparatus of claim 12, wherein each of the ferromagnetic core coils has a hole at a position corresponding to the magnetic pole that provides access to the insulator window, and the pair of holes comprises: The device further comprising a thin sheet of electrical conductor having an open groove therebetween.
少なくとも１×４アレイに配置され、かつ反対極性の隣
接する磁極により両側が取り囲まれたそれぞれの磁極と
連結され、かつ前記磁極が１つの行に対して直角の方向
に細長い、それぞれの細長い磁極を有する前記行の中の
複数個の強磁性体鉄心コイル、を有する、処理ガスの入
っている容器の中に低圧プラズマを前記容器の絶縁体窓
を通して発生するための装置。17. A magnetic pole disposed adjacent to the insulator window in at least a 1 × 4 array in one plane and bounded on each side by adjacent magnetic poles of opposite polarity, said magnetic poles being connected to each other. Low pressure plasma in a vessel containing a process gas having a plurality of ferromagnetic core coils in the rows, each having elongated poles elongated in a direction perpendicular to the row; For generating through an insulator window in.
端部を備えたＵ字形強磁性体鉄心を有し、かつ前記鉄心
の開放端部のおのおのと隣接する鉄心の開放端部との間
に実質的に等しい間隔を備えた、強磁性体鉄心コイルを
前記複数個の強磁性体鉄心コイルが有する、前記装置。18. The apparatus of claim 17, comprising a U-shaped ferromagnetic core with an open end of the core oriented in one direction facing the insulator window, the open end of the core. The apparatus wherein the plurality of ferromagnetic core coils have ferromagnetic core coils with substantially equal spacing between each of the sections and the open ends of adjacent cores.
変コンデンサと、 前記可変コンデンサと前記複数個の強磁性体鉄心コイル
との直列連結体に接続された２次巻線と、かつラジオ周
波数電力入力を受け取るための１次巻線と、を有する可
変変圧器と、をさらに有する、前記装置。19. The apparatus according to claim 17, wherein a variable capacitor connected in series with the plurality of ferromagnetic iron core coils, and a series connection body of the variable capacitor and the plurality of ferromagnetic iron core coils. A variable transformer having a secondary winding connected to and a primary winding for receiving a radio frequency power input.
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